CN1043464C - 使用激光的汽车碰撞预防装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用激光的汽车碰撞预防装置及其方法。本发明装置设有汽车速度检测单元、斜坡检测单元、控制单元、驾驶盘角度检测单元、传感单元、加速单元和制动单元。在传感单元中分别在汽车前、后设有前、后传感器，用来检测本汽车和在其前后行驶的目标汽车之间的距离、相对速度以及汽车行驶速度和道路情况。本装置所设显示单元在必要时间对在后行驶汽车司机通知，从而避免撞车。

Description

使用激光的汽车碰撞预防装置及其方法

本发明涉及使用激光的汽车碰撞预防装置及其方法，其中，通过使用脉冲激光来测量汽车到目标距离；将表示所测汽车到目标距离的数据同基准数据相比较；以及控制车速并向司机发出警报，从而防止汽车同在前或在后行驶的目标汽车相碰撞。

一般，大多数现有汽车碰撞预防***使用光束以不接触方式用于识别汽车同在前或在后行驶的目标汽车之间的距离。当汽车到目标距离不大于预定安全距离时，这样的汽车碰撞预防***对汽车执行自动刹车；或对司机发出警报，以便防止行车事故。

在这种汽车碰撞预防***中，考虑到各种条件诸如汽车速度、目标汽车速度、汽车到目标的距离、汽车制动距离、司机的响应时间等来预定安全距离。汽车碰撞预防***分析上述各条件，以便识别当汽车到目标的距离不大于所预定的安全距离的时间点，当识别到汽车到目标的距离不大于预定安全距离时，则汽车碰撞预防***对司机发出警报或自动刹车。

然而，在这种现有技术的汽车碰撞预防***中，作为基准值而预定的安全距离是在与正常道路条件结合的数据基础上预定的。为此，当汽车在弧形道路上行驶或在斜坡道路条件下行驶时可制定出不合格的安全距离。在此情况下，由目标反射的光束也可是不规则的。在此情况中，汽车碰撞预防***难于恰当地应付道路条件。结果，现有技术汽车碰撞预防***存在的问题是：其防止事故的功能被削减。

本发明目的在于：解决上述现有技术存在的问题，提供一种使用激光的汽车碰撞预防装置及其方法，其中，所达装置的方法能监控汽车前、后的汽车行驶条件，当监控到紧急情况时向前方和后方目标汽车报警；感测汽车所行驶的道路表面斜坡，以便清除由汽车倾斜所致误差；感测汽车驾驶盘的动作以便使汽车在弧形道路上跟随前方目标汽车并且接收在弧形道路上汽车前方和后方情况的信息；建立充分的安全距离以便防止由司机所造成的事故；以及读出在汽车后发生的紧急情况，以便通过显示器通知后方汽车司机有紧急情况，因而，可减少由于后方目标汽车的司机不当心所造成的事故。

本发明目的是这样达到的：提供一种使用激光的汽车碰撞预防装置及其方法，所述装置包括：分别安装于汽车前表面、后表面和底表面的传感器，用于检测在汽车和每一个在前方和后方行驶的目标汽车之间的距离和相对速度、汽车行驶速度以及道路条件。如果需要的话，汽车碰撞预防装置还包括一种结构，该结构通过一种显示器告诉后方目标汽车的司机各种信息，因而防止由后方目标汽车司机所造成的紧急情况。

本发明使用激光的汽车碰撞预防装置，用于防止第一辆汽车与行驶在其前或其后的第二辆目标车碰撞，所述装置包括：汽车速度检测单元、驾驶盘角度检测单元、坡度检测单元、传感单元、控制单元、加速单元和制动单元、显示单元，其中，汽车速度检测单元用于检测第一汽车速度并产生一个汽车速度检测信号；所述驾驶盘角度检测单元用于检测装于第一辆车的驾驶盘的转动，并发出指示驾驶盘转动角度的驾驶盘角度检测信号；所述斜坡检测单元包括一垂直坡度检测传感器，它通过安装在第一汽车底表面上的所述垂直坡度检测传感器检测道路表面坡度，并且在检测出道路表面垂直坡度时发出坡度检测信号；传感单元包括一前传感器和一后传感器，用来检测出在第一辆汽车或前或后的第二辆目标汽车的位置；控制单元用于接收来自汽车速度检测单元、驾驶盘角度检测单元和坡度检测单元的输出信号，并根据所接收的信号而控制所述装置的操作，并根据位于第一辆车或前或后的第二辆目标车的位置确定是否出现紧急状况；加速单元用于在控制单元控制下增加第一汽车速度；所述制动单元用于当紧急情况发生时，在控制单元的控制下自动刹车；所述显示单元用于在控制单元控制下指示紧急情况。其特点是所述传感单元还包括：前传感器驱动单元、后传感器驱动单元和信号处理单元，其中前传感器驱动单元用于在所需方向上转动前传感器；后传感器驱动单元用于在所需方向上转动后传感器；信号处理单元用于根据坡度检测单元的坡度检测信号而接收从控制单元发出的控制信号，并处理所接收的控制信号，以便驱动前传感器驱动单元和后传感器驱动单元两者，从而在与路面坡度方向相对的方向上转动前传感器和后传感器两者，其转动量相当于在估计坡度开始时间点上的斜坡坡度。所述传感单元还包括：用于转动前传感器的前传感器驱动单元；用于转动后传感器的后传感器驱动单元；前后传感器驱动单元接收控制信号以分别转动前后传感器，控制信号根据驾驶盘角度检测信号由控制单元产生。

本发明使用激光的汽车碰撞预防方法包括如下步骤：

(A)当检测到安装于第一汽车上驾驶盘的转动时，在与该驾驶盘转动方向相对应的方向上转动前、后传感器，其转动量与驾驶盘角度相对应；

(B)当检测到第一汽车所行驶路面的坡度时，导出所估测坡度的开始时间并在与路面坡度方向相反的方向上转动前、后传感器，其转动量对应于在所估测坡度开始时间点处的斜坡的坡度。

本发明具有良好效果：本发明所提供的防止第一汽车与在其前、后行驶的第二目标汽车碰撞的装置及其方法不仅有防止在平坦路面上的危险诸如汽车碰撞的功能，而且也可通过驾驶盘角度的测量而具有在弧形路面上行驶时防止事故的功能；能通过在由斜坡传感器完成的坡度检测基础上适当驱动前、后传感器，以便计算安全距离，甚至在不规则路面条件下也能有防止事故的功能。

从下列参照附图对本发明实施例的说明，本发明其它目的和情况将更加清楚。

附图1是本发明汽车碰撞预防装置的方框图；

附图2是构成本发明汽车碰撞预防装置一部分的传感单元的方框图；

附图3A和3B分别是按照本发明实施例、由汽车碰撞预防装置所实施的、使用驾驶盘角度检测的汽车碰撞预防方法操作流程图，其中，附图3A示出在所检测的驾驶盘角度基础上的控制操作流程图；而附图3B示出在所检测的汽车到目标距离的基础上的控制操作流程图；

附图4是按照本发明另一实施例、由附图1汽车碰撞预防装置所实施的、使用斜坡检测的汽车碰撞预防方法的操作流程图。

参照附图1，该图示出本发明使用激光的汽车碰撞预防装置。如图所示，本发明汽车碰撞预防装置包括：汽车速度检测单元10、驾驶盘角度检测单元20、斜坡检测单元30和控制单元40，其中，汽车速度检测单元10安装于汽车碰撞预防装置上，在汽车行驶期间用于检测汽车速度；所述驾驶盘角度检测单元20用于检测驾驶盘的转动，并发出指示驾驶盘转动角度的检测信号；所述斜坡检测单元30用于使用安装置于汽车底表面上的传感器来检测道路表面条件，并且在检测道路表面的坡度时发出坡度检测信号；控制单元40用于接收来自汽车速度检测单元10、驾驶盘角度检测单元20和坡度检测单元30的输出信号，并根据所接收的各信号而控制装置的全部操作；汽车碰撞预防装置还包括：传感单元50、加速单元60和制动单元70、显示单元80，其中，所述传感单元50用于在控制单元40控制下实施其传感操作；加速单元60用于在控制单元40控制下增加汽车速度，所述制动单元70用于当紧急情况发生时，在控制单元40的控制下自动刹车；所述显示单元80用于在控制单元40控制下显示紧急情况。

如附图2所示，传感单元50包括：前传感器52、前传感器驱动单元51、后传感器54、后传感器驱动单元53和信号处理单元50’，其中，所述前传感单元52用于监控汽车前方情况并测量在第一汽车和在前行驶第二目标汽车之间的距离；前传感器驱动单元51用于在所需方向上转动前传感器50；后传感器54用于监控汽车后方的情况并测量在第一汽车和在后行驶第二目标汽车之间的距离；后传感器驱动单元53用于在所需方向上转动后传感器54；信号处理单元50’用于响应斜坡检测单元30的斜坡检测信号而接收从控制单元40发出的控制信号，并处理所接收的信号，以便驱动前传感器驱动单元51和后传感器驱动单元53双方，从而在所检测的时间点、在与路面斜坡方向相反的方向上转动前传感器52和后传感器53双方，其转动量对应于斜坡的坡度。

以下对本发明汽车碰撞预防装置的操作进行说明。

当汽车在其行驶期间转动驾驶盘而移动时，汽车碰撞预防装置驾驶盘角度检测单元20检测驾驶盘的转动，并发出指示驾驶盘转动角度的信号。来自驾驶盘角度检测单元20的信号被传送到控制单元40。

当接收到来自驾驶盘角度检测单元20输出信号时，控制单元40决定汽车的行驶方向。如果控制单元40决定汽车在直向上开动则它分别向前传感器驱动单元51和后传感器驱动单元53双方传送相应信号，从而使前传感器52和后传感器54的方向在汽车纵轴方向上。在此条件下，前传感器52指向汽车前方，而后传感器54指向汽车后方。

如果控制单元40决定汽车向左转，则它分别向前传感器驱动单元51和后传感器驱动单元53双方传送相应信号，从而使前传感器52和后传感器54双方都在左方向上与驾驶盘的转动角成比例地转动。

另一方面，当汽车向右转时，控制单元40使前传感器52和后传感器54双方在右方向上与驾驶盘的转动角度成比例地转动。

当汽车行驶期间，在汽车前方发现斜坡路面时，斜坡检测单元30的斜坡传感器(图中未示)就在该处运转，从而决定路表面斜坡的坡度。如果找到路表面的坡度，随后就可检测汽车的速度。在所检测的汽车速度的基础上，计算出所检测的坡度开始时间，在导出斜坡的坡度以后就检测坡度开始时间，信号处理单元50’使前传感器52和后传感器54在所检测的坡度开始时间点上、在与斜坡方向相反的方向上转动，其转动角度相应于导出的斜坡的坡度。此时信号处理单元50’使用马达(图中未示)使传感器52和54垂直转动。

信号处理单元50’接收来自传感器52和54的光电转换信号，并将它们传送到控制单元40。当接收到来自传感器52和54的信号时，控制单元40也收到关于在第一汽车和前方第二目标汽车之间距离的数据，并在同汽车速度比较下分析该数据，以便决定第一汽车到第二目标汽车的距离是否到了事故距离。当第一汽车与第二目标汽车的距离已被决定是达到事故距离，则控制单元40通过显示单元80向司机发出警报，以便向司机通知有紧急情况。控制单元40也向制动单元70发送制动信号，从而降低车速。

当汽车速度降低，在第一汽车和前方第二目标汽车之间已建立了安全距离时，则解除紧急情况。当第一汽车处于远离前方第二目标汽车的预定距离时，控制单元40向加速单元发送加速信号，从而逐渐增加车速。

为了建立充分安全距离，对驾驶盘进行监控并比较和分析驾驶盘角度和汽车速度。在危险车速下，还进行自动刹车。通过这样的操作，由于在弧形路面上的汽车超速所致事故就可防止了。

其间，每一个传感器52和54包括：可由激光二极管构成的光发射元件；光发射透镜；用于驱动激光二极管、在短时间内具有高能量的脉冲驱动电路；可由光接收透镜组成的光接收元件；红外滤波器；光电二极管以及用于将所接收光进行光电转换并将合成信号放大的电子电路。光接收元件可作为人眼使用。

如上所述，汽车碰撞预防装置能够使司机在弧形路面和在平坦路面上、正确地接收到关于前方和后方汽车行驶情况的所需信息，并且通过检测驾驶盘转动角度；通过传感器的转动而改变第一个传感器的方位，该传感器的转动依路面曲率而定，而路面曲率是在所检测的驾驶盘角度的基础上确定的；测量带有斜坡路面的坡度；以及在所测坡度基础上恰当地在与斜坡方向相反的方向驱动传感器，从而能防止跟随前方第二目标汽车行驶所发生的事故，甚至在路面不规则的情况下也是如此。

参照附图3A和附图3B，该图示出由按照本发明实施例的汽车碰撞预防***所实施的使用驾驶盘角度检测的汽车碰撞预防方法。按照本发明方法，首先，在步骤S1进行初始化操作，以便使本汽车碰撞预防***开始操作；当完成初始化操作时，在S1进行自核对操作，然后在第二步骤S2在自核对基础上作出关于是否汽车碰撞预防***运行正常的决定：当在步骤S2汽车碰撞预防***已被确定是不正常时，在第三步骤S3传送关于不正常情况的信息，此时，停止***的运行。当在步骤S2汽车碰撞预防***被确定是正常时，在第四步骤S4计算车速，在步骤S4也核对驾驶盘的转动是否发生。基于在步骤S4的核对结果，决定汽车的行驶情况是否符合直驶条件。当汽车行驶条件符合直驶条件时，在第五步骤S5，前传感器被定位，使得它指向汽车前方。另一方面，当汽车的行驶条件并不符合直驶条件，则在第六步骤S6决定行驶条件是否符合左转条件。当汽车的行驶条件符合左转条件时，则在第七步骤S7使前传感器向左转动一个与驾驶盘转动角度相对应的角度。当在步骤S6决定汽车的行驶条件不符合左转条件时，则在第八步骤S8决定行驶条件是否符合右转条件。当汽车行驶条件不符合右转条件时，运行回到步骤S4，以便再计算汽车速度，另一方面，当汽车行驶条件符合右转条件时，则在第九步骤S9使前传感器向右转动一个与驾驶盘转动角度相对应的角度，随后在第十步骤S10对在左方向或右方向的驾驶盘角度和汽车速度进行分析，然后决定汽车的行驶条件是否符合事故行驶条件。如果汽车行驶条件符合事故行驶条件，则在第十一步骤S11发出警报。同时，在步骤S11实施减速。当前传感器在步骤S5已被定位，使得它指向汽车前方，当汽车行驶条件在步骤S10并不符合事故行驶条件，或者当在步骤S11实施减速后，汽车的行驶条件不再符合事故行驶条件时，则在第十二步骤S12测量在第一汽车同行驶于前方的前方第二目标汽车之间的距离。然后，在所测汽车到目标距离和预定安全距离之间比较的基础上决定汽车的行驶条件是否符合安全行驶条件。当行驶条件不符合安全行驶条件，则在第十三步骤S13发出警报。同时，在步骤S13实施汽车减速。当在步骤S13完成汽车减速，再在第十四步骤S14再作出关于安全性的决定。为了此决定，再次测量汽车到目标的距离。在此测量汽车到目标的距离的基础上，再决定安全距离是否已复原。如果安全距离尚未复原，则运行回到步骤S12，以便再对安全性进行核对。当安全距离已复原，则在第十五步骤增加汽车的速度。当完成加速后，运行回到步骤S4，以便再次计算汽车速度。图中所示(a)和(b)分别与附图3B的(a)和(b)相对应。

附图4示出按照本发明另一实施例的附图1气车碰撞预防装置使用斜坡测定的汽车碰撞预防方法。按照此方法，首先在步骤S1通过斜坡传感器检测路面条件。当检测路面条件完成后，在第二步骤S2检测汽车速度。在所检测汽车速度的基础上，在第三步骤S3计算所检测斜坡开始时间和斜坡的坡度。最后，在第四步骤S4，在所测斜坡开始时间点使传感器在与斜坡相反的方向上驱动，其驱动量对应于所计算的斜坡坡度。

尽管为了阐述起见而公开本发明最佳实施例，但是本行业技术人员应懂得：在不偏离本发明所公布的范围和精神下，各种变更、附加和替换都是可能的。

Claims (5)

1．一种使用激光的汽车碰撞预防装置，防止第一辆汽车与行驶在其前或其后的第二辆目标车碰撞，所述装置包括：汽车速度检测单元、驾驶盘角度检测单元、坡度检测单元、传感单元、控制单元、加速单元和制动单元、显示单元，其中，汽车速度检测单元用于检测第一汽车速度并产生一个汽车速度检测信号；所述驾驶盘角度检测单元用于检测装于第一辆车的驾驶盘的转动，并发出指示驾驶盘转动角度的驾驶盘角度检测信号；所述斜坡检测单元包括一垂直坡度检测传感器，它通过安装在第一汽车底表面上的所述垂直坡度检测传感器检测道路表面坡度，并且在检测出道路表面垂直坡度时发出坡度检测信号；传感单元包括一前传感器和一后传感器，用来检测出在第一辆汽车或前或后的第二辆目标汽车的位置；控制单元用于接收来自汽车速度检测单元、驾驶盘角度检测单元和坡度检测单元的输出信号，并根据所接收的信号而控制所述装置的操作，并根据位于第一辆车或前或后的第二辆目标车的位置确定是否出现紧急状况；加速单元用于在控制单元控制下增加第一汽车速度；所述制动单元用于当紧急情况发生时，在控制单元的控制下自动刹车；所述显示单元用于在控制单元控制下指示紧急情况；其特征在于所述传感单元还包括：前传感器驱动单元、后传感器驱动单元和信号处理单元，其中前传感器驱动单元用于在所需方向上转动前传感器；后传感器驱动单元用于在所需方向上转动后传感器；信号处理单元用于根据坡度检测单元的坡度检测信号而接收从控制单元发出的控制信号，并处理所接收的控制信号，以便驱动前传感器驱动单元和后传感器驱动单元两者，从而在与路面坡度方向相对的方向上转动前传感器和后传感器两者，其转动量相当于在估计坡度开始时间点上的斜坡坡度；所述传感单元还包括：用于转动前传感器的前传感器驱动单元；用于转动后传感器的后传感器驱动单元；前后传感器驱动单元接收控制信号以分别转动前后传感器，控制信号根据驾驶盘角度检测信号由控制单元产生。

2．一种使用激光的汽车碰撞预防方法，它使用激光通过前、后传感器所测汽车到目标汽车距离来预防第一车与在其前或其后的第二目标汽车相碰撞，该方法包括如下步骤：(A)当检测到安装于第一汽车上驾驶盘的转动时，在与该驾驶盘转动方向相对应的方向上转动前、后传感器，其转动量与驾驶盘角度相对应；(B)当检测到第一汽车所行驶路面的坡度时，导出所估测坡度的开始时间并在与路面坡度方向相反的方向上转动前、后传感器，其转动量对应于在所估测坡度开始时间点处的斜坡坡度。

3．根据权利要求2所述汽车碰撞预防方法，其特征在于所述步骤(A)包括如下步骤：

(a)启动汽车碰撞预防***，以便进行汽车碰撞预防操作，以及进行自核对操作；

(b)在自核对基础上，决定汽车碰撞预防***是否正常运行；

(c)当在步骤(b)汽车碰撞预防***被确定是不正常时，传送该不正常情况的信息，并停止汽车碰撞预防***的运行；

(d)当在步骤(b)中汽车碰撞预防***被确定是正常时，计算第一车速，核对驾驶盘的转动是否发生，然后根据驾驶盘转动的检测结果，决定第一辆车当前的行驶条件是否符合直驶条件；

(e)当在步骤(d)确定第一汽车当前的行驶条件符合直驶条件时，将前传感器定位得使它指向第一汽车前方；

(f)当在步骤(d)确定第一汽车当前的行驶条件不符合直驶条件时，则确定第一汽车当前行驶条件是否符合左转条件；

(g)当在步骤(f)中确定第一汽车当前的行驶条件符合左转条件时，则使前传感器向左转动一个与驾驶盘转动角度相对应的角度；

(h)当在步骤(f)中确定第一汽车当前行驶条件不符合左转条件时，则确定第一汽车当前的行驶条件是否符合右转条件；

(i)当在步骤(h)中确定第一汽车当前行驶条件不符合右转条件时，则使汽车碰撞预防操作回到步骤(d)，以便计算第一车速；

(j)当在步骤(h)中确定第一汽车当前行驶条件符合右转条件时，使前传感器向右转动一个与驾驶盘转动角度相对应的角度；

(k)对在左方向或右方向的驾驶盘角度和第一汽车速度进行分析，然后，根据分析结果，确定汽车当前行驶条件是否符合事故行驶条件；

(l)当在步骤(k)中确定第一汽车当前行驶条件符合事故行驶条件时，则发出警报并使第一车减速；

(m)当在步骤(e)中使前传感器定位得使它指向第一汽车前方时，当在步骤(j)中确定第一汽车当前行驶条件不符合事故行驶条件时，或当在步骤(k)实施减速后，第一汽车的当前行驶条件不再符合事故行驶条件时，则测量第一汽车和行驶于其前方或后方的目标第二汽车之间的距离，然后在所测汽车到目标距离和预定安全距离之间比较的基础上确定第一车当前行驶条件是否符合安全行驶条件；

(n)当在步骤(m)中确定第一汽车当前行驶条件不符合安全行驶条件时，则发出警报并使第一车减低车速；

(o)当完成在步骤(n)中的第一汽车减速后，测量汽车到目标的距离，并确定预定安全距离是否复原；以及

(p)如果预定安全距离尚未复原，则汽车碰撞预防操作回到确定安全行驶条件的步骤(m)，以便对安全性进行核对，而当预定安全距离已复原后，则增加第一汽车速度，使汽车碰撞预防操作回到步骤(d)，以便计算第一汽车速度。

4．根据权利要求2所述汽车碰撞预防方法，其特征在于所述步骤(B)包括如下步骤：

(a)检测路表面条件；

(b)检测第一汽车速度；

(c)在所检测第一汽车速度基础上，计算所估测坡度开始时间和斜坡的坡度。

5．根据权利要求2所述汽车碰撞预防方法，其特征在于所述步骤(A)包括如下步骤：

(a)检测驾驶盘转动角度；

(b)测定第一汽车的速度；

(c)计算第一汽车是否处于事故条件，计算根据所检测的转动角度，测定的速度和测定的汽车距目标的距离来进行的。

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